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Die
Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung oder eine Anzeigetafel
einer Elektrolumineszenzvorrichtung (hiernach kurz "EL" bezeichnet), die so
aufgebaut ist, daß Dünnschichtlaminate
eine dünne,
Licht emittierende Schicht sandwichartig umgeben, die aus Zinksulfid
oder anderen Verbindungen einschließlich Mangan besteht, und die
für eine
Ansteuerung und Anzeige mit einer relativ niedrigen Spannung geeignet
ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
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Die
mit der oben erwähnten
Dünnschichtlaminatstruktur
ausgestattete EL-Anzeigetafel verwendet eine sogenannte Flachplattenkonstruktion,
die veränderbare
Anzeigen auf einem großen
Bildschirm ermöglicht,
und eine große
Zahl von EL-emittierenden Bildelementen innerhalb der Anzeigefläche in der
Form einer Matrix umfaßt;
die Vorrichtung ist auf weiten Gebieten zur Anzeige von Zeichen
und Graphiken verwendet worden, wie für einen Rechner, der dünn ist,
ein geringes Gewicht aufweist und selbstleuchtend ist. Es ist wohl bekannt,
daß EL-Anzeigetafeln
eine EL-Lichtemittanz verwenden, die sich entwickelt, wenn ein elektrisches
Feld an eine Licht emittierende Schicht angelegt wird, die aus Basismaterialien
wie Zinksulfid, Mangan und Seltenerdatomen besteht, die als Licht
emittierendes Zentrum zum Entwickeln der vorbestimmten Farbe wirken.
Da jedoch der Lichtemissions-Wirkungsgrad
verringert und verschlechtert wird, wenn das elektrische Feld direkt
an die Licht emittierende Schicht angelegt wird, sind entweder an
beiden Seiten oder an einer Seite der Licht emittierenden Schicht
dünne Isolationsschichten
angeordnet, die dielektrisch sind und normalerweise aus anorganischen
Isolationssubstanzen bestehen, und die Anzeigespannung wird an dieses
Dünnschichtlaminat
angelegt. Obwohl der Mechanismus schon wohlbekannt ist, wird die
EL-Anzeigetafel mit einer solchen Dünnschichtstruktur, die eine
Licht emittierende Schicht sandwichartig umgibt, im folgenden unter
Bezug auf 4 kurz erklärt.
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Die
EL-Anzeigetafel 10 mit der Form einer flachen Platte und
ihr Kantenabschnitt, der in dem vergrößerten Querschnitt von 4 gezeigt
ist, ist mit dem Isolationssubstrat 1 ausgebildet, das
aus transparenten Glasplatten besteht sowie mit extrem dünnen transparenten
Elektrodenschichten 2 aus transparentem und elektrisch
leitendem Indiumzinnoxid, die in einem streifenartigen, in Längsrichtung
langem Muster in großer
Zahl horizontal an ihrer Oberfläche
in der Figur ausgelegt sind, einer Isolationsschicht 3 mit
einer Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å) aus einer
anorganischen Isolationssubstanz, die Siliciumnitrid umfaßt und die transparenten
Elektrodenschichten abdeckt, einer Licht emittierenden Schicht 4 mit
einer Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å), die aus
einer anorganischen Isolationssubstanz hergestellt ist, die Mangan
enthält,
und auf der Isolationsschicht 3 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 5 deckt in ähnlicher
Weise wie die Isolationsschicht 3 die Licht emittierende
Schicht 4 ab, und die hintere Elektrodenschicht 6,
die eine Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å) aufweist
und aus Aluminium oder ähnlichem
hergestellt ist, ist in Form einer großen Zahl von Streifen längs der
Tiefe der Figur in einem horizontal langen, streifenartigen Muster
angeordnet.
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Die
an die oben erwähnte
EL-Anzeigetafel 10 angelegte Anzeigespannung DV ist über die
transparenten Elektrodenschichten 2 und die hintere Elektrodenschicht 6 angelegt,
so daß die
Polaritäten
normalerweise innerhalb eines jeden Rahmenzyklus auf der Anzeige
zwischen positiv und negativ umschalten, wie dies in der Figur gezeigt
ist; unter diesem elektrischen Feld wird die EL-Emittanz unter Verwendung
der Teile erzeugt, die jedem Kreuzungsabschnitt der beiden Elektroden 2 und 6 in
der Licht emittierenden Schicht 4 entsprechen, wobei jedes Bildelement
auf der Anzeige als ein Anzeigelicht DL aus dem transparenten Isolationssubstrat 1 herausgenommen
wird.
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Die
anorganischen Isolationssubstanzen für die oben erwähnten Isolationsschichten 3 und 5,
die geeigneterweise verwendet werden können, umfassen Tantaloxid,
Yttriumoxid, Aluminiumoxid sowie Siliciumoxid neben dem oben erwähnten Siliciumnitrid, und
das Sputter-Verfahren oder das CVD-Verfahren werden in herkömmlicher
Weise allgemein zum Ausbilden von Schichten aus jedem dieser Materialien angewendet.
Calciumsulfid und Strontiumsulfid können neben dem oben erwähnten Zinksulfid
als Basismaterial für
die Licht emittierende Schicht verwendet werden, und verschiedene
seltene Erdelemente können
zusätzlich
zu Mangan für
Atome in dem Licht emittierenden Zentrum verwendet werden, je nach den
erforderlichen Lichtfarben. Allgemein wird das Elektronenstrahldampfverfahren
zur Ausbildung der Licht emittierenden Schicht 4 unter
Verwendung jedes dieser Materialien angewendet. Es ist nicht unbedingt
erforderlich, die Isolationsschichten 3 und 5 an jeder
Seite der Licht emittierenden Schicht 4 anzuordnen, wie
dies in 4 gezeigt ist. Es kann eher eine
der Schichten, besonders die letzte, weggelassen werden.
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Aus
DE 34 44 769 A1 ist
eine EL-Anzeigetafel der oben beschriebenen Art bekannt, bei der
eine polykristalline Seleniumschicht zwischen der Licht emittierenden
Schicht und mindestens einer Elektrodenschicht aufgebracht ist,
wobei jeder Kristall in der Seleniumschicht sich säulenartig
senkrecht zur Licht emittierenden Schicht erstreckt. Durch die Selbstheilungsfähigkeit
der Seleniumschicht, die bei punktuell hohem Stromdurchgang schmilzt
und zu einem Isolator wird, und durch die anisotrope Widerstandscharakteristik
kann das bei hohen Stromkonzentrationen beobachtete Abbrennen der
Licht emittierenden Schicht und damit ein Verbrennen der EL-Vorrichtung verhindert
werden. Die Herstellung der Seleniumschicht erfolgt durch Vakuumbedampfung
bei Normaltemperatur und anschließende Wärmebehandlung bei 100 bis 180° C in atmosphärischer
Luft, um das amorphe in polykristallines Selenium zu verwandeln.
Die Verwendung des giftigen Seleniums erfordert aber bei der Herstellung
wie bei der späteren Entsorgung
der EL-Anzeigetafel aus Arbeits- und Umweltschutzgründen besondere
aufwendige Maßnahmen.
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Bei
den bekannten EL-Anzeigetafeln mit der oben erwähnten Dünnschichtlaminatstruktur ist
die Anzeigespannung, die die Vorrichtung ansteuert, so hoch, daß die Anzeigeansteuerschaltung
tendenziell groß wird,
wodurch die Kosten erhöht
werden. Um dies näher
zu erklären:
bei der EL-Anzeigetafel 10 mit der Laminatstruktur, in
welcher die Isolationsschicht 3 und 5 an jeder
Seite der Licht emittierenden Schicht 4 angeordnet ist,
wie dies in 4 gezeigt ist,
ist für
eine Anzeige mit für
die Praxis ausreichender Luminanz eine Anzeigespannung von 200 V
oder mehr erforderlich. Im Ergebnis ist für die integrierte Schaltungsvorrichtung
zum Ansteuern der Anzeige beispielsweise eine Haltespannung von
etwa 300 V erforderlich. Daher erhöht sich die Größe des Chips, und
höhere
Kosten lassen sich nicht vermeiden.
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Selbstverständlich besteht
der einfachste Weg zur Verringerung der Anzeigespannung in der EL-Anzeigetafel
darin, die Gesamtdicke der Dünnschichtlaminatstruktur
zu verringern. Selbst wenn jedoch die Dicke der Lichtemittierenden
Schicht 4 zum Erreichen der erforderlichen Luminanz auf
ein Minimum von etwa 400 nm bis 500 nm (4000–5000 Å) herabgesetzt wird, und wenn
die Isolationsschichten 3 und 5 auf eine Dicke
von etwa 300 nm (3000 Å)
gebracht werden, um ihre innere elektrische Feldstärke auf
105 V/cm oder mehr anzuheben, dann läßt sich die
die Anzeigespannung immer noch schwer unter 200 V halten. Falls
die Schichtdicke unter den oben erwähnten Niveaus gehalten wird,
dann wird das Risiko eines Isolationszusammenbruchs während des Betriebs
der Vorrichtung stark zunehmen. Es ist zwar möglich, die Anzeigespannung
zu verringern, wenn eine der Isolationsschichten 3 und 5 weggelassen wird;
dann wird es jedoch erforderlich, die Dicke der restlichen Schicht,
ganz gleich wie gering, zu erhöhen.
Im Ergebnis ist die praktische Wirkung gering, und es ergibt sich
ein Problem mit dem nachteiligen Effekt auf die Zuverlässigkeit
des Produkts, da sich die Möglichkeit
eines Isolationszusammenbruchs oder einer Verschlechterung der Luminanz
erhöht.
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Aufgabe und
Lösung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung soll diese Probleme aus dem Stand der Technik
lösen und
gleichzeitig die Anzeigespannung verringern, die zum Ansteuern einer
EL-Anzeigetafel mit einer Dünnschichtlaminatstruktur
erforderlich ist.
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Entsprechend
der EL-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung kann das genannte
Ziel dadurch erreicht werden, daß die Isolationsschichten,
die mit der Licht emittierenden Schicht in der Dünnschichtlaminatstruktur in
Kontakt gelangen, als Schichten aus einer anorganischen Isolationssubstanz
ausgebildet werden, die ein Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen aufweisen, die sich in Richtung eines durch die Anzeigespannung
erzeugten elektrischen Feldes erstrecken, und nach dem Verfahren
zur Herstellung der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, indem
die anorganische Isolationssubstanz, die mit der Licht emittierenden
Schicht in Kontakt tritt, in einer Plasmaatmosphäre unter einem Druck über dem Mindestdruck
abgeschieden wird, bei dem die säulenartigen
Kristalle bis zu einer Höhe
wachsen, die der Dicke der Isolationsschicht entspricht.
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Die
für die
Isolationsschichten in der oben genannten Konstruktion verwendbaren
anorganischen Isolationssubstanzen können Siliciumnitrid, Tantaloxid,
Yttriumoxid, Aluminiumoxid und Siliciumoxid umfassen; durch Abscheidung
der anorganischen Isolationssubstanz unter einem Druck von etwa
2,66 Pa (20 mTorr) oder mehr, falls die Substanz Siliciumnitrid
ist, und etwa 5,32 Pa (40 mTorr) oder mehr, falls sie Tantaloxid
ist, können
Dünnschichten
mit einem Gefüge
von säulenartigen
Kristallen als Isolationsschichten ausgebildet werden. Zum Ausbilden
der Dünnschichten
mit solchen säulenartigen
Kristallen als Film oder zu ihrer Abscheidung als Isolationsschichten
ist es höchst
vorteilhaft, ein reaktives Sputter-Verfahren anzuwenden, das als Target
Silicium oder Tantal als das Hauptkomponentenmaterial für die anorganische
Isolationssubstanz verwendet, oder ansonsten ein Plasma-CVD-Verfahren
unter Verwendung eines reaktiven Gases, das mit dem Komponentengas
der anorganischen Isolationssubstanz gemischt ist, oder aber ein
Sputter-Verfahren, bei dem die anorganische Isolationssubstanz als
Target verwendet wird. Darüberhinaus
läßt sich die
Abscheidungsgeschwindigkeit durch die Erwärmung des Targets unter Verwendung
von Elektronenstrahlen verbessern.
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Wirkungen
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Die
vorliegende Erfindung nutzt die bekannte Tatsache, daß die anorganischen
Substanzen in Abhängigkeit
von der strukturellen Ausrichtung der Kristalle unterschiedliche
Dielektrizitätskonstanten
haben und sich die an die Licht emittierende Schicht aus der Anzeigespannung
angelegte Spannung erhöht,
wenn die Dielektrizitätskonstante
der Isolationsschichten angehoben wird; die Anzeigespannung wird
demnach erfolgreich dadurch verringert, daß die anorganischen Substanzen
für die
Isolationsschichten zu einem Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen gemacht werden, die in Richtung des elektrischen Feldes
ausgerichtet sind.
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Zur
Erklärung:
die an die Laminatstruktur aus der Licht emittierenden Schicht und
den Isolationsschichten angelegte Spannung wird von beiden Teilen
hauptsächlich über die
sogenannte Kapazitätsspaltung
geteilt, wobei die anteilige Spannung jeder Schicht proportional
zu der Schichtdicke und umgekehrt proportional zu der Dielektrizitätskonstanten
ist. Falls nun die Dielektrizitätskonstante
für die
Isolationsschicht angehoben wird, dann wird ihr Spannungsanteil
verringert, und der Spannungsanteil der Licht emittierenden Schicht
erhöht
sich um diesen Betrag, die Ausnutzung der Anzeigespannung verbessert
sich, und die der Laminatstruktur mit den Isolationsschichten zuzuführende Anzeigespannung, um
die erforderliche Spannung an die Licht emittierende Schicht anzulegen,
damit die gewünschte EL-Luminanz
erreicht wird, wird verringert. Die Dielektrizitätskonstanten für solche
anorganischen Substanzen für
die Isolationsschichten sind nicht merklich hoch, wenn die Kristallteilchen
in der Struktur statistisch ausgerichtet sind, aber die Konstanten
werden um ein Vielfaches höher,
wenn die Kristalle gut ausgerichtet sind. Deshalb kann die EL-Anzeigetafel nach
der vorliegenden Erfindung die Anzeigespannung auf weniger als die
Hälfte
der Spannung bei herkömmlichen
Vorrichtungen verringern, wenn dies auch in Abhängigkeit von den Arten der
verwendeten anorganischen Isolationsschichten leicht variiert, indem
die Isolationsschichten, wie oben beschrieben, unter Verwendung
einer anorganischen Substanz mit einem Gefüge aus säulenartigen Kristallen konstruiert
werden.
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Die
Ausrichtungsstruktur solcher Kristallteilchen aus einer anorganischen
Substanz variiert zwar in Abhängigkeit
von den Bedingungen der Schichtbildung oder -abscheidung; die Erfinder
der vorliegenden Erfindung haben jedoch herausgefunden, daß diese
Ausrichtung in hohem Maße
als Ergebnis der Drücke
im Vakuum zum Zeitpunkt der Abscheidung variiert, und daß die Kristalle
amorph werden oder eine Struktur mit instabiler Ausrichtung annehmen; wird
jedoch der Druck über
eine spezifische Druckgrenze für
jede Art der anorganischen Isolationssubstanz, zum Beispiel etwa
2,66 Pa (20 mTorr) für
Siliciumnitrid und 5,32 Pa (40 mTorr) für Tantaloxid erhöht, dann
läßt sich
eine Struktur mit guter Kristallteilchenausrichtung erhalten. Obwohl
diese Druckbedingung nicht je nach der angewendeten Abscheidungsmethode
unterschiedlich ist, wie bei dem Sputter- und dem CVD-Verfahren,
ist es wünschenswert,
daß die
Substanz in einer Plasmaatmosphäre
abgeschieden wird. Deshalb wird in der vorliegenden Erfindung die
anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschichten in
einer Plasmaatmosphäre
unter einem Druck über
dem Mindestdruck abgeschieden, bei dem, wie im vorhergehenden Absatz
beschrieben, die Kristalle bis zur Höhe der Isolationsschicht wachsen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin
zeigen
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1 den
teilweise vergrößerten Querschnitt
der EL-Anzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung; und
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2 und 3 Graphen
mit den Lichtemissionskennlinien zur Darstellung der Ergebnisse
von Versuchen, bei denen Siliciumnitrid und Tantaloxid als Isolationsschicht
abgeschieden wurden, wobei die Teile, die denen in der vorstehend
erläuterten 4 entsprechen,
die gleichen Bezugszeichen erhielten.
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Die
in 1 gezeigte EL-Anzeigetafel 10 weist transparente
Elektrodenschichten 2 aus Indiumzinnoxid oder ähnlichem
auf, die etwa 200 nm (2000 Å)
dick sind und auf dem Isolations substrat 1 ausgebildet
sind, das wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen,
von denen eine in 4 gezeigt ist, eine transparente
Glasplatte in einem streifenartigen Muster in der Tiefenrichtung
der Figur ist; dann wird in dieser Ausführungsform eine anorganische
Substanz wie Siliciumnitrid oder Tantaloxid für die Isolationsschichten 3 mit
einer Dicke von 300 nm auf die Struktur abgeschieden, so daß die säulenartigen Kristalle 3a beispielsweise
unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf eine Höhe gezüchtet werden, die
der gezeigten Schichtdicke entspricht. Die über der Isolationsschicht angeordnete,
Licht emittierende Schicht 4 kann die gleiche Struktur
wie herkömmliche Vorrichtungen
aufweisen, bei denen Zinksulfat, das Mangan mit 0,5% enthält, als
Licht emittierender Kern beispielsweise unter Verwendung eines Elektronenstrahl-Abscheidungsverfahrens
zu einer Schicht mit einer Dicke von 500 nm geformt ist. Die Schicht
wird dann bei einer Temperatur von 500 bis 600°C wärmebehandelt, um den Licht
emittierenden Kern zu aktivieren.
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Die über der
Licht emittierenden Schicht 4 angeordnete Isolationsschicht 5 kann
je nach den Erfordernissen des Falles weggelassen werden, oder sie
kann eine extrem dünne
Schutzschicht sein. In der in 1 gezeigten
Ausführungsform
ist jedoch die Isolationsschicht 5 mit einer Dicke von
300 nm (3000 Å)
und einem Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen 5a wie in der Isolationsschicht 3 so
angeordnet, daß die
Licht emittierende Schicht 4 sandwichartig umgeben wird.
Die hintere Elektrodenschicht 6 aus Aluminium, die in einem
langen streifenartigen Muster in horizontaler Richtung in der Figur
ausgebildet ist, ist mit einer Dicke von beispielsweise etwa 500 nm
(5000 Å) über der
Isolationsschicht 5 angeordnet, wie dies schon früher bei
herkömmlichen
Vorrichtungen getan wurde.
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In
der so aufgebauten EL-Anzeigetafel 10 der vorliegenden
Erfindung weisen die Isolationsschichten 3 und 5 mit
einem Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen 3a und 5a eine Dielektrizitätskonstante auf,
die wenigstens einige Male höher
ist als die in herkömmlichen
Vorrichtungen; sie ist beträchtlich
höher,
beispielsweise etwa 20- bis 30mal höher, als die der Licht emittierenden
Schicht 4. Deshalb wird der Spannungsanteil der Licht emittierenden
Schicht 4 als ein Ergebnis der sogenannten Kapazitätsspaltung
in der an die Schichten anzulegenden Anzeigespannung höher als
bei herkömmlichen
Fällen,
während
der Spannungsanteil der Isolationsschichten 3 und 5 umgekehrt
um den Erhöhungsbetrag
verringert wird.
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Als
Ergebnis wird der Ausnutzungsgrad der Anzeigespannung verbessert,
und die zum Ansteuern der EL-Anzeigetafel der Dünnschicht-Laminatstruktur erforderliche
Anzeigespannung kann auf weniger als die Hälfte davon verringert werden,
was bei herkömmlichen
Vorrichtungen erforderlich war. Da die innere elektrische Feldstärke in der
Licht emittierenden Schicht 4 und den Isolationsschichten 3 und 5 umgekehrt
proportional zu ihren Dielektrizitätskonstanten ist, was leicht
zu verstehen ist, wird darüberhinaus
die an die Isolationsschichten 3 und 5 angelegte
elektrische Feldstärke
verringert, wenn die zum Erhalt der gewünschten EL-Luminanz erforderliche
Feldstärke
an die Licht emittierende Schicht 4 angelegt wird, wodurch
das Risiko verringert wird, daß die
Isolationsschichten 3 und 5 während der Verwendung der EL-Anzeigetafel
einen Isolationszusammenbruch verursachen. Im Ergebnis ist damit ihre
langfristige Zuverlässigkeit
verbessert.
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2 zeigt
die Versuchsergebnisse als Lichtemissionskennlinien der EL-Anzeigetafel
mit der gleichen Ausgestaltung wie der in 1 gezeigten bei
Abscheiden von Silicium nitrid als anorganischem Isolationsmaterial
für die
Isolationsschichten 3 und 5, wobei die Bedingungen
der Ausbildung der Schicht variiert sind. Die horizontale Achse
in der Figur zeigt die Anzeigespannung DV, während die vertikale Achse die
EL-Luminanz I der Licht emittierenden Schicht 4 in cd/cm2 ausgedrückt
zeigt. Bei dem Versuch wurde Siliciumnitrid auf den bei einer normalen
Temperatur (Raumtemperatur) gehaltenen Teststücken durch ein Sputter-Verfahren
mit einer hochfrequenten elektrischen Sputterleistungsdichte zur
Plasmaerzeugung von 5 W/cm2 abgeschieden,
wobei Silicium als Target und Stickstoff als Sputtergas verwendet
und der Druck während
der Entladung in einem Bereich von 0,665 Pa bis 5,32 Pa (5 bis 40
mTorr variiert wurde. Die Kennlinien 5x, 10x, 20x und 40x (x = 0,133)
in der Figur gelten für
Drücke
ausgedrückt
in Pa. Da üblicherweise
die für
eine Luminanz I von 1 cd/cm2 verwendete
Anzeigespannung DV als Bewertungskriterium für die Lichtemissionskennlinien
einer EL-Anzeigetafel herangezogen wird, wird im folgenden der Einfachkeit
halber die Anzeigespannung DV ebenfalls diese Definition verwenden.
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Aus
der Figur kann ersehen werden, daß die Anzeigespannung DV für den Fall
der Verwendung eines Druckes von 2,66 Pa (20 mTorr) oder mehr auf 80
V oder weniger verringert ist, während
die Anzeigespannung DV bei Verwendung eines Druckes von 1,33 Pa
(10 mTorr) oder darunter für
die Siliciumnitridabscheidung etwa 140 V oder höher ist. Man nimmt an, daß der Grund
für diese
Verringerung in der kristallinen Struktur des abgeschiedenen Siliciumnitrid liegt.
Ein Druck von 1,33 Pa oder weniger erzeugt eine amorphe oder nahezu
amorphe Struktur, während
ein Druck von 2,66 Pa oder mehr eine Struktur erzeugt, die in säulenartige
Kristalle integriert ist, wie dies graphisch in 1 gezeigt
ist. Dieser Unterschied macht sich deutlich in der Dielektrizitätskonstanten
bemerkbar, die für
den Fall der Verwendung eines Druckes von 1,33 Pa oder weniger mit
etwa 10 gemessen wird, während
sie bei Verwendung eines Druckes von 2,66 Pa oder höher für den letzteren
Fall bis zu 80 beträgt.
Obwohl die Versuchsergebnisse in 2 alleine
nicht genau den Druck während
einer Abscheidung festlegen könnten,
bei dem Siliciumnitrid sich in diesen Strukturtyp verändert, kann
vorläufig
die Verwendung eines Druckes von mindestens etwa 2,66 Pa angestrebt
werden.
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Die
Kennlinien in 2 alleine würden dies wiederum nicht notwendigerweise
klar definieren, aber die Lichtemissionsschwelle variiert selbstverständlich in
Abhängigkeit
von dem Unterschied in der Siliciumnitridstruktur. Daher ermöglicht die
vorliegende Erfindung die Herabsetzung der Lichtemissionsschwelle
in der EL-Anzeigetafel. Aus der Figur kann ersehen werden, daß die Anzeigespannung
auf weniger als die Hälfte
der üblichen
Bedingung einer gebräuchlichen
EL-Anzeigetafel, die mit einer beträchtlich höheren Luminanz als 1 cd/cm2 verwendet wird, verringert wird, da die
Steigung in den Lichtemissionskennlinien steiler wird, wenn der
Atmosphärendruck
während
der Abscheidung für
den Fall der Verwendung von Siliciumnitrid erhöht wird.
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3 zeigt
die Ergebnisse eines Versuches zur Abscheidung von Tantaloxid, wobei
die Bedingungen der Schichtbildung in ähnlicher Weise wie in 2 variiert
wurden. Bei diesem Versuch wurde Tantaloxid zu einer Schicht mit
einer Dicke von 400 nm für
die Isolationsschichten 3 und 5 ausgebildet, wobei
der Druck zwischen 0,665 Pa (5 mTorr) und 7,98 Pa (60 mTorr) variierte;
dies geschah unter Verwendung der gleichen Probentemperatur und
Sputterdichte wie bei den vorhergehenden Proben, über ein
Sputter-Verfahren, bei dem Tantal als Target verwendet wurde, sowie
unter Verwendung eines Sputtergases aus Argon gemischt mit 30% Sauerstoff. Aus
der Figur wird deutlich, daß auch
ein großer
Wirkungsunterschied zwischen einem Bereich von 0,665 Pa bis 3,99
Pa (30 mTorr) und einem Bereich von 5,32 Pa (40 mTorr) bis 7,98
Pa besteht, wobei die Anzeigespannung DV im ersten Fall 150–160V wird, während sie
im letzteren Fall, wenn auch mit einer gewissen Abweichung, auf
etwa die Hälfte,
nämlich 70
bis 110 V verringert wird. Der Grenzwert für den Druck zur Unterscheidung
der beiden Werte liegt bei etwa 5,32 Pa.
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Das
abgeschiedene Tantaloxid weist eine hauptsächlich amorphe Struktur innerhalb
eines Bereiches niedriger Atmosphärendrücke auf, während die Dielektrizitätskonstante
mit etwa 25 ungefähr gleich
der für
die Licht emittierende Schicht 4 ist; dagegen weist das
Tantaloxid innerhalb eines Bereiches hohen Atmosphärendruckes
von 5,32 Pa oder mehr ein Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen auf, wobei die Dielektrizitätskonstante bei etwa 100 oder höher liegt,
was etwa viermal höher
ist als für
die Licht emittierende Schicht 4. Aus dieser Tatsache wird
verständlich,
daß die
vorliegende Erfindung auch die Anzeigespannung für die EL-Anzeigetafel auf weniger
als die Hälfte
der herkömmlichen
Anforderung verringern kann, wenn Tantaloxid als anorganische Isolationssubstanz
für die
Isolationsschichten 3 und 5 verwendet wird. Darüberhinaus
erreichen sowohl bei der in 2 als auch
in 3 gezeigten Ausführungsform die Dielektrizitätskonstanten
das Mehrfache derer der Licht emittierenden Schicht 4. Daher
ist es möglich,
die innere elektrische Feldstärke
auf einige Bruchteile herkömmlicher
Stärken
zu verringern, wodurch die Möglichkeit
eines Isolationszusammenbruches herabgesetzt wird.
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Die
obengenannten Ausführungsformen wurden
für den
Fall erläutert,
bei dem Siliciumnitrid oder Tantaloxid unter Verwendung eines sogenannten
reaktiven Sputter-Verfahrens, bei dem Silicium oder Tantal als Hauptkomponente
als Target benützt wird,
als anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht abgeschieden
wird. Dagegen kann zusätzlich
das Plasma-CVD-Verfahren angewendet werden, das ein mit einem Komponentengas
der anorganischen Isolationssubstanz gemischtes Gas verwendet, oder
das Sputter-Verfahren kann angewendet werden, das die anorganische
Isolationssubstanz selbst als Target verwendet, um ein Gefüge aus säulenartigen
Kristallen in der anorganischen Isolationssubstanz zu erhalten,
wobei nahezu die gleichen Abscheidungsbedingungen wie oben beschrieben
angewendet werden. Außerdem
muß die
Art der anorganischen Isolationssubstanz für die Isolationsschicht nicht
auf Siliciumnitrid oder Tantaloxid beschränkt sein, sondern es können, wo
immer dies erforderlich ist, Yttriumoxid, Aluminiumoxid sowie Siliciumoxid
verwendet werden.
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Wirkungen
der Erfindung
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Die
folgenden Wirkungen können
gemäß der oben
beschriebenen EL-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung erreicht
werden, indem die Isolationsschichten, die mit der Licht emittierenden
Schicht in der Dünnschichtlaminatstruktur
in Kontakt treten, zu Dünnschichten
aus einer anorganischen Isolationssubstanz gemacht werden, die ein
Gefüge
aus säulenartigen
Kristallen aufweisen, die sich in Richtung eines durch die Anzeigespannung
erzeugten elektrischen Feldes erstrecken, sowie indem die anorganische
Isolationssubstanz der Isolationsschichten, die mit der Licht emittierenden
Schicht in Kontakt treten, in einer Plasmaatmosphäre unter
einem Druck über dem
Mindestdruck abgeschieden wird, bei dem die säulenartigen Kristalle auf eine
Höhe wachsen,
die der Dicke der Isolationsschicht entspricht.
- (a)
Dadurch, daß die
anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht zu
einem Gefüge aus
gut ausgerichteten, säulenartigen
Kristallen gemacht wird, wird die Dielektrizitätskonstante auf ein Vielfaches
der für
herkömmliche
Strukturen erhöht,
und dadurch, daß das
Verhältnis
des Spannungsanteils in der Licht emittierenden Schicht hauptsächlich als
ein Ergebnis der Kapazitätsspaltung
in der an die Laminatstruktur mit einer Licht emittierenden Schicht
angelegten Anzeigespannung erhöht
wird, wird der Ausnutzungsgrad der Anzeigespannung verbessert, wodurch die
zum Ansteuern der EL-Anzeigetafel erforderliche Anzeigespannung
auf die Hälfte
oder weniger der herkömmlichen
Anforderung verringert wird.
- (b) Dadurch, daß die
innere elektrische Feldstärke der
Isolationsschichten im umgekehrten Verhältnis zu deren Dielektrizitätskonstanten
verringert wird, wobei deren Dielektrizitätskonstanten auf ein Vielfaches
der herkömmlichen
Strukturen erhöht
sind, oder dadurch, daß die
Dielektrizitätskonstante
stärker
angehoben wird als für
den Fall der Licht emittierenden Schichten, oder aber dadurch, daß die an
die Isolationsschicht angelegte elektrische Feldstärke verringert
wird (weiter als für
den Fall der Licht emittierenden Schicht), wenn an die Licht emittierende
Schicht die für
eine EL-Beleuchtung mit der gewünschten
Luminanz erforderliche elektrische Feldstärke angelegt wird, wird ein
Isolationszusammenbruch verhindert, wodurch die langfristige Zuverlässigkeit
der EL-Anzeigetafel verbessert wird.
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Da
die säulenartige
Kristallisation der anorganischen Isolationssubstanz für die Isolationsschicht
nur erfordert, daß der
Druck während
der Abscheidung erhöht
wird, ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, eine EL-Anzeigetafel bereitzustellen,
deren Anzeigespannung bei den gleichen Kosten wie bei herkömmlichen
Vorrichtungen um die Hälfte
verringert ist. Darüberhinaus
kann die vorliegende Erfindung dadurch, daß der Energieverbrauch der
Vorrichtung verringert ist, und daß außerdem die langfristige Zuverlässigkeit
der Anzeigetafel verbessert ist, in einem weiteren Bereich verwendet
werden, und sie stellt eine Leistungsverbesserung der für Rechner verwendeten
EL-Anzeigetafel dar, da sie klein, von geringem Gewicht und selbstleuchtend
ist.